で代謝される
プロピオニルCoAがどんな環境で合成されているかで代謝（異化運命）は異なる。 したがって、嫌気性環境におけるプロピオニル-CoAは、好気性生物におけるそれとは異なる運命をたどる可能性がある。 また、プロピオニル-CoAカルボキシラーゼによる異化やメチルシトレート合成酵素による異化など、複数の経路があるのも、様々な遺伝子の存在に依存している。
プロピオニル-CoAカルボキシラーゼとの反応Edit
ヒトのクエン酸サイクルにおいて、オキサロ酢酸と相互作用してメチルシトレートになるプロピオニル-CoAは、プロピオニル-CoAカルボキシラーゼ（PCC）によるカルボキシル化を経てメチルマロニル-CoAに触媒されることもできる。 メチルマロニル-CoAはその後、コハク酸に変換され、さらにトリカルボン酸サイクルで利用される。 PCCはプロピオニル-CoAからメチルマロニル-CoAへのカルボキシル化を触媒するだけでなく、いくつかの異なるアシル-CoAに作用する。 しかしながら、その最も高い結合親和性はプロピオニル-CoAに対するものである。 さらに、プロピオニル-CoAの変換は、グルタミン酸などのいくつかのTCAマーカーの非存在下で阻害されることが示された。 その機構を左図に示す。
MechanismEdit
哺乳類では、プロピオニル-CoAはプロピオニル-CoAカルボキシラーゼにより（S）-メチルマロニル-CoAに変換され、この生成物はメチルマロニル-CoAラセマースにより（R）-メチルマロニル-CoAに変換される。
(R)-メチルマロニル-CoAはメチルマロニル-CoAムターゼによりトリカルボン酸サイクルの中間体であるサクシニル-CoAに変換される。
Chimeric structure of Propionyl-CoA Carboxylase
cobalamin to catalyze carbon-carbon bond migrationを要する酵素のこと。
メチルマロニル-CoAミューターゼの機構は、5′-デオキシアデノシルの5’CH
2-と3+酸化状態（III）にあるコバルトとの結合が切断され、5′-デオキシアデノシルラジカルと還元型Co（II）酸化状態のコバラミンを生成するところから始まっている。
次に、このラジカルがメチルマロニル-CoAのメチル基から水素原子を抽象化し、メチルマロニル-CoAラジカルが生成されます。 このラジカルが補酵素と炭素-コバルト結合を形成し、その後、基質の炭素骨格が転位して、スクシニル-CoAラジカルが生成されると考えられている。
メチルマロニル-CoAムターゼ酵素の欠損は、メチルマロン酸尿症という、血液のpHを低下させる危険な障害を引き起こします。
メチルシトレートサイクル経路。プロピオン酸からプロピオニル-CoAへの変換をメチルシトレートサイクルの異なる中間体で示し、正味4個の水素を解放する。 (丸に酵素、四角に中間体）
メチルシトレートサイクル編集
プロピオニル-CoAの蓄積は、さまざまな生物に毒性を示す可能性がある。 プロピオン酸がピルビン酸に変換される方法については、さまざまなサイクルが提案されているため、研究されているメカニズムの1つは、メチルシトレートサイクルである。 この経路には、メチルシトレートサイクルに関連する酵素とクエン酸サイクルの両方が関与している。 これらはすべて、有害なプロピオニル-CoAから細菌を無毒化するための全体的な反応に寄与している。 また、マイコバクテリアが脂肪酸を異化しているため、その結果生じる経路であるとも言われている。 これを進めるために、prpC遺伝子はメチルシトレート合成酵素をコードしており、存在しなければメチルシトレートサイクルは起きない。 代わりに、プロピオニル-CoAカルボキシラーゼを介して異化が進行する。 この機構を参加する反応物、生成物、中間体、酵素とともに左下に示す。
細菌代謝編
結核菌代謝編
結核菌ではピルビン酸を形成するプロピオニル-コアーの酸化はその必要性に影響される。 プロピオニル-CoAの蓄積は毒性につながる可能性がある。 結核菌では、プロピオニル-CoAの代謝が細胞壁の生合成に関与していることが示唆されている。 したがって、このような代謝が行われないと、様々な毒素、特にマクロファージの抗菌機構に対して細胞の感受性が高くなると考えられる。 プロピオン酸の運命に関するもう一つの仮説は、β-奇数鎖脂肪酸の異化によってプロピオン酸が生成されるため、その後にメチルシトレートサイクルが活性化されて、緩衝機構として作用して潜在的な毒性を打ち消すというものである
R. sphaeroidesにおける隔離の可能性編集
プロピオン酸は細菌などの異なる種に対して多くの悪影響と毒性を持つことができる。 例えば、Rhodobacter sphaeroidesのプロポニル-CoAの蓄積によるピルビン酸脱水素酵素の阻害は、致命的な結果をもたらすことがある。 さらに、大腸菌と同様に、ミオバクテリアの種にプロピオン酸が流入すると、直ちに対処しないと毒性を示すことがある。 この毒性は、細菌の細胞壁を形成する脂質が関与する経路によって引き起こされる。 長鎖脂肪酸のエステル化を利用して、過剰なプロピオニル-CoAをトリアシルグリセロール（TAG）という脂質に隔離・貯蔵し、プロピオニル-CoA濃度の上昇を制御することができるのである。 このような脂肪酸のメチル分枝のプロセスは、プロピオン
Escherichia coli metabolismEdit
Luoらによる調査では、大腸菌株を利用して、プロピオン-CoAの代謝が3-ヒドロキシプロピオン酸（3-HP）生成につながる可能性について検討された。 その結果、この経路に関わる重要な遺伝子であるコハク酸CoA転移酵素に変異が生じると、3-HPが顕著に増加することが明らかになった。 しかし、この分野はまだ発展途上であり、情報は限られている。
植物代謝編
植物におけるアミノ酸代謝は、特定の経路に関する具体的な証拠がないため、議論の多いテーマと見なされてきた。 しかし、プロピオニル-CoAの生産と利用に関連する酵素が関与していることが示唆されている。 これと関連して、イソブチリル-CoAの代謝がある。 この2つの分子は、バリン代謝の中間体であると考えられています。 プロピオン酸はプロピオニル-CoAの形で構成されているので、プロピオニル-CoAはペルオキシソームの酵素によるβ-酸化経路を経てβ-ヒドロキシプロピオン酸に変換されることが発見された。 それにもかかわらず、植物のシロイヌナズナでは、バリンからプロピオニル-CoAへの変換における重要な酵素が観察されなかった。 Lucasらによって行われた様々な実験を通して、植物ではペルオキシソームの酵素を通して、プロピオニル-CoA（およびイソブチリル-CoA）がバリンだけではなく、多くの異なる基質（現在、同一性を評価中）の代謝に関わっていることが示唆された。
真菌代謝編集
脂肪酸の異化によるプロピオニル-CoA生産はチオエステル化とも関連している。 Aspergillus nidulansに関する研究では、上記の経路のメチルシトレート合成酵素遺伝子であるmcsAを阻害すると、異なるポリケチドの生産も阻害されることが明らかにされた。 したがって、メチルシトレートサイクルを介してプロピオニル-CoAを利用すると、その濃度が低下し、その結果、ポリケチドの濃度が上昇することがわかった。 ポリケチドは、菌類によく見られる構造で、アセチルCoAとマロニルCoAが結合して、カルボニル基とメチレン基を交互に持つ生成物が得られます。 ポリケチドやポリケチド誘導体は構造的に非常に複雑であることが多く、中には毒性の強いものもあります。
Protein PropionylationEdit
Propionyl-CoA は、タンパク質上のリジン残基と反応することによってタンパク質の翻訳後修飾の基質となる、タンパク質プロピオニル化反応と呼ばれる反応もあります。 アセチルCoAとプロピオニルCoAは構造が似ているため、プロピオニル化反応にはタンパク質のアセチル化に使われる酵素と同じものが多く使われていると考えられています。 タンパク質のプロピオン化の機能的な影響は現在のところ完全には解明されていませんが、in vitroではプロピオニルCoA合成酵素の酵素活性を制御しています
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